Der Klimawandel ist ein wichtiges und hoch aktuelles Thema der Politik. Weltweit werden Auswirkungen einer globalen Erwärmung beobachtet oder für die nahe Zukunft vorhergesagt. Dazu gehören zum Beispiel der Anstieg des Meeresspiegels, die Änderungen der atmo- sphärischen und ozeanischen Zirkulationssysteme, ver-
;NG=>GFBM>BG>K3NG:AF>=>K!bNÒ@D>BMNG="GM>G- sität von extremen Wetterlagen, das Abschmelzen von polaren Eismassen und Gletschern, Hitzerekorde, Dürre, extreme Hoch- und Niedrigwasserereignisse der Flüsse.
Diese Ereignisse machen deutlich, dass wir uns neuen Herausforderungen stellen müssen. Zum einen müssen wir einer zu schnellen Erwärmung und deren negativen Folgen im Rahmen unserer Möglichkeiten vorbeugend entgegenwirken, gleichzeitig müssen wir uns auf die ab- sehbaren Folgen so früh wie möglich einstellen und so daran anpassen, dass der erreichte Wohlstand in seinen Kernbereichen nicht gefährdet wird.
Klimawandel ist kein neues Phänomen, sondern ein bekannter Vorgang in der Erdgeschichte. Die vom Welt- klimarat vorgelegten Berichte zeigen aber, dass auch das F>GL<AEB<A>!:G=>EG>BG>GBGÓNLL:N?=B>K=:MFH sphäre genommen hat. Die derzeit beobachtete Erwär- mung läuft schneller ab, als es die natürliche Entwick- lung erwarten ließe. Aus Verantwortungsbewusstsein ist
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die Erdatmosphäre zu begrenzen. Die Bundesregierung nimmt deshalb eine Vorreiterrolle in der europäischen und weltweiten Politik ein, um Ziele, Maßnahmen und
"GGHO:MBHG>GSNF$EBF:L<ANMSOHK:GSN;KBG@>G>K Europäische Rat der Staats- und Regierungschefs hat daher im Frühjahr dieses Jahres unter deutscher Präsi- dentschaft die Weichen für eine integrierte europäische Klima- und Energiepolitik gestellt. Dazu gehören an- spruchsvolle Klimaschutzziele ebenso wie Ziele für den Ausbau der Erneuerbaren Energien und die Steigerung
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im August 2007 für ein integriertes Energie- und Klima- programm setzt die Bundesregierung die europäischen Richtungsentscheidungen auf nationaler Ebene durch ein konkretes Maßnahmenprogramm um. Die Umset- zung des Energie- und Klimaprogramms wird auf die Klimaziele in einem kontinuierlichen Prozess bis 2020 ausgerichtet. Das Bundesministerium für Verkehr, Bau NG=,M:=M>GMPB<DENG@&/,Ó:GDB>KM=B>LFBMHK- schungs- und Fördermaßnahmen im Bau- und Verkehrs- bereich.
Unabhängig von den Maßnahmen zum Klimaschutz gilt es, sich auf die möglichen Folgen des Klimawan-
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geeignete Anpassungsmaßnahmen zu entwickeln. Das BMVBS stellt sich dieser Herausforderung mit seiner
"GBMB:MBO>²3NDNG?M@>LM:EM>GBF3>B<A>G=>L$EBF:P:G- dels“.
Der jüngste (vierte) Bericht des Weltklimarates doku- mentiert, dass es für Mitteleuropa und Deutschland noch einige große Kenntnislücken zu schließen gilt. Auf- grund dessen und der Tatsache, dass sich bereits Auswir-
kungen des Klimawandels an den Meeres-, Küsten- und BGG>G@>PbLL>KGS>B@>G=B>BGÓNLL:N?,<AB???:AKMNG=
Wasserstraße haben können, hat das BMVBS seine Fach- behörden, den Deutschen Wetterdienst (DWD), das Bun- desamt für Seeschifffahrt und Hydrographie (BSH), die Bundesanstalt für Gewässerkunde (BfG) und die Bundes- anstalt für Wasserbau (BAW) beauftragt, die Grund- lagen der Klimaforschung aufzuarbeiten und hinsicht- lich der möglichen Auswirkungen für die See- und Binnenschifffahrt auszuwerten. Eine derartig anspruchs- volle und komplexe Aufgabe kann nur im Verbund der kompetenten Bundeseinrichtungen gelöst werden, die wiederum in das entsprechende nationale und inter- nationale Netzwerk der Forschung eingebunden sind.
Diese Schrift ist eine Grundlage für die notwendigen Untersuchungen zum Klimawandel und dessen Auswir- kungen in Deutschland. Sie informiert das interessierte
Fachpublikum über Klimaprojektionen und über mög- liche Veränderungen der Gewässer, um die Leistungs- fähigkeit der Schifffahrt und der Wasserstraßen im See-, Küsten- und Binnenbereich als umweltfreundlichsten Verkehrsträger weiter sicherstellen und ausbauen zu können. Damit wird auch die Erreichung der gesetzten Klimaschutzziele unterstützt.
Wolfgang Tiefensee Bundesminister für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung . . . .5
2 Klimaprojektionen für Deutschland, das europäische Nordmeer und die Ostsee . . . .8
2.1 Klimaforschung in Deutschland . . . .8
2.2 Was sind Klimaszenarien, wie verlässlich sind die Aussagen? . . . 11
2.2.1 Globale Klimamodelle . . . 11
2.2.2 Regionale Klimamodelle . . . 13
2.3 Grundlagen zur Bestimmung des Klimawandels . . . 15
2.3.1 Bewertung der Daten . . . 15
2.3.2 Beiträge anderer Projekte . . . 19
3 Mögliche Folgen des Klimawandels für Schifffahrt und Wasserstraßen . . . . 21
3.1 Rahmenbedingungen . . . 21
3.2 Seeschifffahrt und Seeschifffahrtsstraßen . . . 23
ÚÙØ (S>:GH@K:ÒL<A>NG=F>M>HKHEH@BL<A>+:G=;>=BG@NG@>G. . . 23
ÚÙÙ B>>MKH??>GA>BM=>K,>>L<AB???:AKMNG=BAK>K"G?K:LMKNDMNK . . . 25
3.2.3 Auswirkungen aus Sicht der Gewässergüte und Ökologie . . . 26
3.3 Binnenschifffahrt und Binnenschifffahrtsstraßen . . . 30
3.3.1 Mögliche Beeinträchtigungen infolge von Veränderungen des Wasser- und Feststoffhaushalts . . . 30
3.3.2 Auswirkungen aus Sicht der Gewässergüte und Ökologie . . . 34
4 Unsicherheiten bei der Beurteilung von Klimafolgen für die Gewässer. . . 37
5 Ausblick. . . 45
Referenzen . . . 47
Kompetenz im BMVBS zur Klimafolgenforschung Deutscher Wetterdienst (DWD) . . . 50
Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie (BSH) . . . 51
Bundesanstalt für Gewässerkunde (BfG) . . . 52
Bundesanstalt für Wasserbau (BAW) . . . 53
Abkürzungsverzeichnis . . . 54
1 Einleitung
Die Klimageschichte unseres Planeten – primär rekons- truiert mithilfe von Bohrkernen aus Tiefseesedimenten und den großen kontinentalen Eismassen – belegt eine starke Variabilität unseres Klimas in unterschiedlichen Zeiträumen. Dabei sind den sich über Jahrhunderttau- sende erstreckenden Wechseln von Warm- und Kalt- zeiten kurzzeitige Schwankungen überlagert, die Zeit- räume von einigen zehn bis zu mehreren hundert Jahren umfassen.
Unbestritten ist dabei, dass das Klimasystem sehr sen- sibel auf kleinste Änderungen in der Energiebilanz re- agiert und dass das CO2 als Treibhausgas eine wichtige Rolle bei diesen Prozessen spielt. Unbestritten ist auch, dass die Geschwindigkeit der Erderwärmung in den letz- ten Jahrzehnten erheblich schneller ablief, als in den bis- her aus Klimaarchiven rekonstruierten vorindustriellen Zeitaltern (800.000 Jahre sind dokumentiert).
Während sich die Temperatur der Erde in der Ver- gangenheit maximal um 1°C in 1.000 Jahren erhöht hat, wurde für die letzten Jahrzehnte bereits eine globale Er- wärmung von 0,6°C festgestellt und für die Bundesrepu- blik Deutschland eine Erwärmung um 1°C. Klimaprog- nosen halten gegenwärtig bis zum Jahr 2100 eine Erwär- mung zwischen 2°C und 6°C über den Werten von 1990 für wahrscheinlich. Die letzte vergleichbare Erwärmung gab es vor etwa 15.000 Jahren zum Ende der letzten Eis- zeit mit einem globalen Temperaturanstieg von 5°C. Die- ser Anstieg vollzog sich aber in über 5.000 Jahren, jetzt ist eine vergleichbare Änderung innerhalb eines Jahr- hunderts wahrscheinlich. Wie im vierten und jüngs- M>GF>AKM>BEB@>G>KB<AM=>L0>EMDEBF:K:M>L"GM>K@HO-
>KGF>GM:E):G>EHGEBF:M>A:G@>£")Ù××Þ=H- kumentiert, ist ein anthropogener Anteil an dieser Ent- PB<DENG@NGNFLMKBMM>G0>EMP>BMP>K=>GLB@GBÒD:GM>
Auswirkungen des Klimawandels beobachtet, die sich in den nächsten Jahrzehnten deutlich verstärken kön- nen. Das neue Hauptgutachten „Welt im Wandel: Sicher- heitsrisiko Klimawandel“ des Wissenschaftlichen Beirates der Bundesregierung für Globale Veränderungen führt
=B>LNF?:LL>G=:NL0 .Ù××Þ:L>NML<A>"GLMB- MNM?wK0BKML<A:?ML?HKL<ANG@"0L:@M:N?=>K KNG=- lage einer Simulationsberechnung bis zum Jahr 2050
für Deutschland klimabedingte Kosten in Höhe von 800 Mrd. € voraus, die nahezu alle Lebensbereiche be- treffen (Kemfert 2007).
Klimaschutz
Der Schutz der Menschen, ihrer Lebensgrundlagen und Lebensaktivitäten vor einschneidend negativen Folgen des Klimawandels ist als politische Aufgabe weltweit aufgegriffen und von höchster Priorität. Dies wird auch durch die hohe Präsenz des Themas auf oberster politi- scher Ebene und in den Medien deutlich. Die Bundesre- gierung hat hier weltweit und in Europa eine führende Rolle übernommen, um den Ausstoß von klimarelevan- ten anthropogenen Emissionen schnell und wirksam zu verringern und das Ausmaß der Erderwärmung gemäß dem Ziel der EU auf 2°C zu begrenzen. Die Bundesre- gierung hat im Jahr 2006 daher unter Federführung des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) die Hightech-Strategie zum Klimaschutz (BMBF 2006, Ù××ÞBGBMBB>KMNFHKL<ANG@LNG="GGHO:MBHGLDKb?M>BG Wirtschaft und Wissenschaft in Deutschland stärker zu bündeln und zentralen Herausforderungen des Klima- wandels zu begegnen.
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Schutz vor Klimawirkungen“ über vierzig neue For- L<ANG@LOHKA:;>GFBMBGGHO:MBO>G"=>>GSNF.F@:G@
mit dem Klimawandel (BMBF 2004).
Anpassung an den Klimawandel
Auf europäischer sowie nationaler Ebene haben bereits Prozesse zur Erarbeitung von Anpassungsstrategien be- gonnen. Die Europäische Kommission hat am 29. Juni 2007 ein Grünbuch verabschiedet, mit dem die Basis für einen Konsultationsprozess mit den Mitgliedsstaaten und den wesentlichen Stakeholder-Gruppen auf EU - Ebene geschaffen wird (Kommission der Europäischen Gemeinschaften (2007). Die Konsultationsfrist lief bis zum 30. November 2007. Das Grünbuch der Kommission macht deutlich, dass die Kommission in weiten Teilen noch am Anfang des Prozesses für eine solche Strategie BLM"GLH?>KG>GMAbEM>LGH<AD>BG>=>M:BEEB>KM>GNLL:@>G
zu konkreten Maßnahmen zur Anpassung an den Klima- P:G=>E"GA:EMEB<A>L3B>EBLM=:A>K=B>K>@BHG:E>GNL- PBKDNG@>G=>K$EBF:bG=>KNG@SNB=>GMBÒSB>K>G0BL- L>GL=>ÒSBM>SN>KD>GG>GNG=M><AGBL<A>%rLNG@>G?wK Anpassungsmaßnahmen zu entwickeln. Hierzu sind die
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Erfahrungen zu Programmen und Aktivitäten, Erkennt- nisse zu klimarelevanten regionalen Risiken und extre- men Ereignissen, zu Anpassungsprogrammen und -maß- nahmen sowie zu wissenschaftlichen Methoden zusam- F>GSNMK:@>G"G=B>L>F+:AF>GA:M=B>NG=>LK>@B>- rung unter der Federführung des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU) begonnen, eine Deutsche Anpassungsstrategie an den Klimawandel (DAS) zu erarbeiten, die den Rahmen für die schrittweise Entwicklung von Anpassungsmaßnah- men stecken soll. Sowohl international wie national ist eine Unterstützung der Entwicklung von Anpassungs- strategien durch die Forschung unverzichtbar. Die High- tech-Strategie zum Klimaschutz fördert deshalb auch die Forschung zur Anpassung an die Folgen des Klimawan-
=>EL&Ù××Þ"G=B>L>G)KHS>LLPBK=LB<A=:L&/, mit seinen Kompetenzen einbringen.
Experten in aller Welt kommen zu dem Ergebnis, dass die gegenwärtig verfügbaren globalen Klimaprojektio- nen wesentliche Änderungen hinsichtlich der Extrem- P>MM>KE:@>GBG=>GHS>:GH@K:ÒL<A>G/>KAbEMGBLL>GS Meeresspiegelanstieg, Seegang) und im Wasserhaus- halt (z. B. in den Wasserhaushaltbilanzen der Landschaft NG=BG=>G;ÓNLLK>@BF>G>KP:KM>GE:LL>G&.Ù××Þ Weiterhin besteht die Erkenntnis, dass die Übertragung
=>K@EH;:E>GNLL:@>G?wK=B>K>@BHG:E>GÓNLL@>;B>ML- bezogenen Szenarien weitere Aktivitäten notwendig macht, um Fragen der Anpassung effektiver zu behan-
=>EG"$,+Ù××Þ
Um seiner Verantwortung für die Schifffahrt und Wasserstraßen gerecht zu werden, sieht das BMVBS das Erfordernis für weitergehende Untersuchungen im Mee- res-, Küsten-, Ästuar- und Binnenbereich, um belastbare Anpassungsmaßnahmen entwickeln zu können. Das BMVBS sieht eine vordringliche Aufgabe darin, die mög- lichen Auswirkungen des Klimawandels für seinen Zu-
ständigkeitsbereich konkret zu ermitteln, um Anpas- sungsstrategien rechtzeitig entwickeln zu können. Auf
=B>L>K?NG=B>KM>G KNG=E:@>DrGG>G=B>BGÓwLL>=>L
$EBF:P:G=>EL;>B@>@>;>G>G?:EEL>K?HK=>KEB<A>G"GO>LMB- tionsmaßnahmen angemessen berücksichtigt werden.
Wirtschaftsfaktor Seeschifffahrt
B>BG=>G"),S>G:KB>GIKHCBSB>KM>G/>KbG=>KNG@>G des Klimas (siehe Kapitel 2, 3 und 4) würden spürbare Auswirkungen auf die deutschen Küstengebiete und die damit verbundenen Wirtschaftszweige haben. Betroffen wären hier nicht nur die See-, Küsten- und Sportschiff- fahrt, die Fischerei und der Off-shore-Bereich mit Öl- und Gasförderung sowie der Windenergiegewinnung, son-
=>KG:N<A=>K,<ANMSOHG$wLM>G!b?>GNG="G=NLMKB>- anlagen und die Schiffbarkeit der großen Flussmündun- gen mit dem Zugang zu den Binnen- und Seehäfen. Der küstennahe Bereich ist für den Schiffsverkehr und die
=:FBMO>K;NG=>G>G"G=NLMKB>GNG=B>GLME>BLMNG@L;>- triebe von besonderer Bedeutung:
&:KBMBF>B>GLME>BLMNG@>GNG="G=NLMKB>SP>B@>MK:- gen lt. der Europäischen Gemeinschaft (2006) bis zu 3 bis 5 %, die Küstengebiete insgesamt bis zu 40 % zum eu- ropäischen Bruttoinlandsprodukt bei.
90 % des Außenhandels und 40 % des Binnenhandels der EU erfolgen über den Seeweg. Dabei werden jährlich 3,5 Mrd. t Fracht und 350 Mio. Passagiere befördert.
"G>NML<AE:G=:K;>BM>GÛÜ××××&>GL<A>GBF>- reich der maritimen Dienstleistungen und im Hafenbe- reich und erwirtschaften damit einen Mehrwert von ca.
20 Mrd. €.
Allein in den deutschen Nord- und Ostseehäfen wur- den im Jahr 2006 ca. 300 Mio. t Güter umgeschlagen, da- runter 13,8 Mio. Standard-Containereinheiten (TEU – Twenty-Foot Equivalent Unit).
Nach der Seeverkehrsprognose von 2007 wird dieser Umschlag bis 2025 auf etwa 760 Mio. t ansteigen.
Der Umschlag von Containern (TEU) wird sich im glei- chen Zeitraum auf über 45 Mio. mehr als vervierfachen.
Solche Wachstumszahlen setzen positive Beschäfti- gungssignale für viele Branchen.
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frühzeitige Anpassungs- und Vorsorgestrategien bezüg- lich der Auswirkungen des Klimawandels von besonde- rer Bedeutung. Nord- und Ostsee sind Meere mit einem sehr dichten Verkehrsaufkommen und einer intensiven Meeresnutzung, auf die sich klimatische Veränderun- gen, wie sie von der Klimaforschung prognostiziert wer- den, erheblich auswirken.
Wirtschaftsfaktor Binnenschifffahrt
Die Herausforderungen für die Verkehrspolitik zeigen sich in der Prognose des Bundesverkehrswegeplans 2003. Als Folge der wirtschaftlichen und gesellschaft- lichen Entwicklung Deutschlands und Europas, der Ost- erweiterung der EU sowie der Globalisierung der Märkte bis zum Jahr 2015 wird die Nachfrage nach Verkehrs- leistungen von 1997 bis 2015
im Güterverkehr insgesamt um + 64 % auf rd. 600 Mrd. tkm
und in der Binnenschifffahrt um + 43 % auf rd. 90 Mrd. tkm steigen.
Beim Transportaufkommen der Binnenschifffahrt wird eine Steigerung um +27 % auf rd. 300 Mio. t erwar- tet. Der Verkehrsträger Binnenschiff ist damit ein unver- zichtbarer Bestandteil des deutschen und des europäi- schen Verkehrssystems. Möglichen klimabedingten Ein- schränkungen für die Binnenschifffahrt (z. B. durch eine Häufung extremer Wasserstände), kann mit geeigneten Anpassungsstrategien begegnet werden.
Kompetenz des BMVBS
/HK=B>L>F!BGM>K@KNG=A:M=:L&/,=B>"GBMB:MBO>
²3NDNG?M@>LM:EM>GBF3>B<A>G=>L$EBF:P:G=>EL¥@>- startet und in einem ersten Schritt einen Schwerpunkt auf die Anforderungen für die Schifffahrt und die Was- serstraßen gesetzt. Mit dem Deutschen Wetterdienst (DWD), dem Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydro- graphie (BSH), der Bundesanstalt für Gewässerkunde
(BfG) und der Bundesanstalt für Wasserbau (BAW) ver- fügt die Bundesregierung über kompetente Fachbehör- den, die im Verbund mit weiteren Partnern die Grundla- gen zur Entwicklung von Anpassungsstrategien erarbei- ten können.
Spezialtransport für Übergrößen (Foto: WSA Magdeburg / Abz Wittenberge)
2 Klimaprojektionen für Deutschland, das europäische Nordmeer und die Ostsee
2.1 Klimaforschung in Deutschland
Bereits Mitte des 20. Jahrhunderts hat die Fachwelt die Einwirkung der Menschheit auf das globale Klimasystem und seine Änderungen als ein bedeutsames Zukunfts- IKH;E>F>KD:GGM"G=>KHE@>PNK=>GP>EMP>BMBGM>K- nationale und nationale Klimaforschungsprogramme aufgestellt. An den Hochschulen wurden die ersten, aus physikalischer Sicht zunächst noch sehr einfachen, glo- balen Klimamodelle entwickelt. Die Entwicklung von Zukunftsszenarien auf der Basis operationell einsetzba- rer Klimamodelle mit einer Kopplung von Atmosphäre und Ozean wurde als langfristige Forschungsaufgabe in den 1970er-Jahren begonnen. Derzeit wird die Klima- forschung über das Deutsche Klima-Konsortium (DKK) vernetzt.
Deutscher Wetterdienst – DWD
Der DWD ist die für den Bereich Wetter und Klima zu- ständige Fachbehörde der Bundesrepublik Deutsch- land. Zur Erfüllung seiner gesetzlichen Aufgaben (Wet- tervorhersage, Beobachtung und Analyse des Klimas für Deutschland und die Weltmeere) entwickelte und setzte der DWD seit den 1960er-Jahren Vorhersagemodelle ein.
Er verfügt mit seinem nationalen Klimaarchiv über die umfassendste qualitätsgeprüfte Klimadatenbasis in und für Deutschland. Von besonderer Relevanz zur Erfassung
=>L"LM$EBF:LNG=L>BG>KXG=>KNG@BFS>BMEB<A>G/>KE:N?
:EL:N<ASNK/>KBÒSB>KNG@/:EB=B>KNG@OHG0>MM>KOHK- hersage- oder Klimamodellen für die nationale Klimafor- schung ist das Archiv mit Rasterdaten. Hierfür wurden die an Stationen gemessenen Klimadaten des DWD mit- hilfe erprobter Verfahren auf feinmaschige Raster von bis zu 1 km Auflösung interpoliert.
Die Wirkungsmodelle des DWD beschreiben die Aus- wirkung des Klimas auf unterschiedliche Bereiche wie Wasser, Landwirtschaft, Energie, Gesundheit und Stadt- planung. Auf dieser Basis beliefert der DWD Wirtschaft, Forschung und Politik, Behörden von Bund, Ländern und
Kommunen sowie die Öffentlichkeit mit Daten, Produk- ten, Gutachten und speziellen Beratungsleistungen. Ein- gangsdaten für die Wirkungsmodelle sind Klimadaten, welche auf den Beobachtungsdaten der Messnetze (Ver- gangenheit und Gegenwart) und auf den Ergebnissen der Klimamodellrechnungen (Zukunft) beruhen.
Der DWD trägt wesentlich zu nationalen und inter- nationalen Forschungs- und Beobachtungsprogrammen der maritimen Meteorologie mit besonderem Schwer- punkt Nordatlantik, Nord- und Ostsee und Mittelmeer- raum bei. Dabei besteht eine enge Zusammenarbeit mit dem BSH.
Ein Schwerpunkt liegt dabei in der Erzeugung und Be- reitstellung der maritim klimatologischen Datenbasis FBM=>ÒGB>KM>G*N:EBMbMLLM:G=:K=L^;>K=:LK<ABO=>L Globalen Zentrums für Schiffswettermeldungen (GZS) des DWD besteht Zugriff auf sämtliche weltweit verfüg- baren meteorologischen Seedaten, die vor Ort erhoben werden (Schiffswettermeldungen, Daten von Bojen und Plattformen sowie aerologische Daten).
Die Klima- und Wetterbeobachtungen des DWD wer- den nach den weltweit verwendeten Standards der Welt- organisation für Meteorologie (WMO), einer internatio- nalen Organisation der Vereinten Nationen, durchge- führt.
"F+:AF>G=>K0>EMP>MM>KP:<AM0HKE=0>:MA>K Watch) der WMO hat der DWD Zugriff auf die regu- lär weltweit ausgetauschten Beobachtungsdaten. Er be- treibt im Auftrag der WMO das Weltzentrum für Nieder- schlagsklimatologie (WZN) als einen deutschen Beitrag zur internationalen Klimaforschung und -überwachung und zu den in der Entwicklung stehenden Erdbeobach- tungssystemen.
Gemeinsam mit der europäischen Organisation für den Betrieb von meteorologischen Satelliten EUMETSAT betreibt der DWD das europäische Zentrum für Klima- überwachung durch Satelliten (CM-SAF). Die Ergebnisse auf dem Gebiet der Klimaüberwachung für Deutschland publiziert der DWD in seinem seit 1997 jährlich erschei- nenden Klimastatusbericht (KSB).
Die Bundesoberbehörden des BMVBS
im Bereich Wasserstraßen und Schifffahrt, die Bundes- anstalt für Gewässerkunde (BfG), das Bundesamt für See- schifffahrt und Hydrographie (BSH) und die Bundesan- stalt für Wasserbau (BAW) und ihre Kompetenzen zum Thema Klimawandel und Folgenabschätzung sind im Anhang dargestellt.
Wasserbehörden der Länder
Die Ministerien und Fachbehörden der Bundeslän- der sind originär mit den Folgen des Klimawandels be- fasst, z. B. bezogen auf Hochwasserschutz, Niedrigwasser, Wasserversorgung, Grundwasserbildung und Küsten- schutz. Die Wasserbehörden stützen sich seit je her auf Klimadaten, -produkte und -analysen und auf die Bera- tung des DWD. Wegen der wachsenden Sichtbarkeit des Klimawandels arbeiten sie zurzeit verstärkt in nationa- len und internationalen Projekten mit, woraus Anforde- rungen nach umfangreichen unterstützenden Arbeiten durch den DWD erwachsen.
Max-Planck-Institut für Meteorologie – MPI-M 3NKBGKB<AMNG@=>L&:Q)E:G<D"GLMBMNML?wK&>M>HKHEH-
@B>BG!:F;NK@&)"&L>BM>GL=>L&BF#:AK>ØàÞÜ
?wAKM>=>K>BG@:G@L@>G:GGM>"FINEL:NL=>K!H<AL<ANE- E:G=L<A:?MBGHKL<ANG@LL<AP>KINGDM=>L&)"&BLM die Entwicklung von globalen und regionalen Klimamo- dellen. Das Klimasystem wird dabei durch gekoppelte Modelle für die Prozesse der Atmosphäre und des Ozeans sowie für die Wechselwirkungen mit der Landober- Ób<A>NG==>K>BL;>=><DM>GK=H;>KÓb<A>LBFNEB>KM
/HG;>LHG=>K>F"GM>K>LL>BLM:DMN>EE=B>;L<AbMSNG@
der regionalen Auswirkungen des Klimawandels und seiner Konsequenzen für Wasserkreislauf und Luftquali- tät. 2006 wurde in Hamburg ein Zentrum für Marine und Atmosphärische Wissenschaften (ZMAW) eingerichtet,
=>FG>;>G=>F&)"&L><AL.GBO>KLBMbMLBGLMBMNM>:G@>- ArK>GN:=:L"GLMBMNM?wK&>>K>LNG=$EBF:?HKL<ANG@
der Universität Hamburg. Neben der Reihe der globalen
$EBF:FH=>EE>:DMN>EE!&Ü;>MK>B;M=:L&)"&=:L regionale Klimamodell REMO und führt mit der Gruppe
²&H=>EE>NG=:M>G¥=B>$HGLHKMB:EK><AGNG@>GFBM=>F
lokalen Klimamodell CLM (Climate Local Model) durch.
3PBL<A>G=>F0NG==>F&)"&;>LM>AM>BG>>G@>
Zusammenarbeit auf dem Gebiet der Entwicklung und Validierung von Klimamodellen.
Deutsches Klimarechenzentrum – DKRZ
Das DKRZ unterhält große Datenbanken von Klima- daten, insbesondere der Rohergebnisse (Gitterfelder)
=>K$EBF:IKHC>DMBHG>GLHPB>K>E>O:GM>K&>M:=:M>G"G
$HHI>K:MBHGFBM=>F&)"&P>K=>G:N<A=B>$EBF:- modellläufe durchgeführt. Zurzeit unterhält das DKRZ FBM>M>BEB@NG@=>L0>BG>²,>KOB<>@KNII>GI:L- sung (SGA)“ zur Unterstützung der Projekte im BMBF- rK=>KL<AP>KINGDM²DEBF:SP>B¥FBM:M>G)KH=NDM>G und Beratungen. Die SGA unterstützt sowohl die Nut- zung der Ergebnisse der Klimasimulationen des DKRZ als auch die Nutzung der Klimadatenbank des DWD.
Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresfor- schung – AWI
:L0">BG&BM@EB>==>K!>EFAHEMS >F>BGL<A:?M Deutscher Forschungszentren, betreibt interdisziplinäre Forschung zum Klima-, Bio- und Geosystem der Erde im Meer und an Land mit Fokussierung auf die Gebiete der KDMBLNG=GM:KDMBL"F+:AF>G=>K)HE:KDEBF:MHEH@B>
besteht eine Zusammenarbeit mit dem DWD, zeitweise :N<AÒG:GSB>EENGM>KLMwMSMBG)KHC>DM>G=>L>NML<A>G Polarforschungsprogramms.
Institut für Küstenforschung des GKSS-Forschungs- zentrums – IfK
:L"?$=>K $,,=:L>;>G?:EELSNK!>EFAHEMS >F>BG- schaft Deutscher Forschungszentren gehört, ist ein an- wendungsorientiertes, interdisziplinär angelegtes For- schungsinstitut, das mittels Modellszenarien den Zu- LM:G==>L%>;>GLK:NFL$wLM>NG=L>BG>FIÒG=EB<AD>BM gegenüber Änderungen von natürlichen und mensch- EB<A>GBGÓwLL>GNGM>KLN<AM"GL;>LHG=>K>BF>K>B<A Seegangsmodellierung besteht enge Zusammenarbeit mit dem DWD. Zudem ist die GKSS maßgeblich an der Weiterentwicklung des lokalen Klimamodels CLM (Cli- mate Local Model) beteiligt.
Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung e.V. – PIK :L)"$>BG"GLMBMNM=>K%>B;GBS >F>BGL<A:?M;>MK>B;M Forschung zum globalen Klimawandel und seinen öko- logischen, ökonomischen und sozialen Folgen sowie zur Belastbarkeit des Erdsystems. Schwerpunkt seiner Ak- tivitäten ist die Entwicklung von Strategien für eine zu- kunftsfähige Entwicklung von Mensch und Natur. Hin- sichtlich der Beschreibung des beobachteten Klimas und
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Environment Consulting Potsdam GmbH (CEC) ansässig, die jüngst im Auftrag des Umweltbundesamtes verschie- dene Klimaszenarien gerechnet hat.
Institut für Meereswissenschaften – IFM-Geomar :L"&P>E<A>LSNK.GBO>KLBMbM$B>E@>ArKMNG=>;>G- falls Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft ist, betreibt um- fangreiche Grundlagenforschung im Bereich der Ozean- zirkulation und Klimadynamik mit Schwerpunkt bei Untersuchungen zum Klimawandel. Es besitzt eine leis- MNG@L?bAB@>"G?K:LMKNDMNKG>;>GF>AK>K>GHKL<ANG@L- schiffen das einzige bemannte deutsche Forschungs- tauchboot.
Umweltbundesamt – UBA
Das UBA unterstützt und berät das BMU von wissen- schaftlicher Seite bezüglich Umwelt- und Klimaschutz.
Risikovorsorge gegenüber dem Klimawandel zu treffen und treibhausbedingte Schäden zu vermindern ist der Schwerpunkt. Seine Funktion ist im Wesentlichen koor- dinierend. Dazu hat das BMU im Jahr 2006 beim UBA das Kompetenzzentrum Klimafolgen und Anpassung – „KomPass“– >BG@>KB<AM>MNF"G?HKF:MBHG>GSNF Thema Klimaanpassung zentral vorzuhalten. Ergän- S>G==:SNÒG:GSB>KM=:L.:N<A>BGS>EG>,MN=B>G:G den Universitäten und Großforschungseinrichtungen.
Zwischen dem UBA und dem DWD besteht eine Koope- rationsvereinbarung.
Universitäten und Hochschulen
GS:AEK>B<A>G"GLMBMNM>G=>K.GBO>KLBMbM>GNG=!H<A- schulen und vielen anderen öffentlichen oder priva- ten Einrichtungen wird das Ausmaß der Auswirkungen des Klimas und mögliche Folgen des Klimawandels un- tersucht. Vielfach sind die Untersuchungen zeitlich be- fristet und werden als Projekte von Förderinstitutionen
& ..NG=>LEbG=>K>M<ÒG:GSB>KM Die Anzahl solcher Projekte ist fast unüberschaubar.
Die Fachbehörden des BMVBS beobachten die wichtigs- ten Entwicklungen an den Hochschulen. Daraus resul- tierende Ergebnisse und neue Methoden oder Techniken werden, falls umsetzbar, übernommen.
Die Universität Hamburg (UHH) erhielt am 19. Okto- ber 2007 beim Exzellenzwettbewerb des Bundes und der Länder bei der Deutschen Forschungsgemeinschaft den Zuschlag zum Ausbau des Kompetenzzentrums in der Klimaforschung. Gemeinsam mit ihren außeruniversi- MbK>G):KMG>KG=>F&:Q)E:G<D"GLMBMNM?wK&>M>HKH- logie, dem GKSS -Forschungszentrum Geesthacht, dem von ihnen gemeinsam getragenen Deutschen Klimare- chenzentrum (DKRZ) sowie den in Hamburg ansässigen Fachbehörden des BMVBS – dem BSH, dem DWD und der BAW – baut die UHH damit ihr Zentrum für Marine und Atmosphärische Wissenschaften (ZMAW), zu einem
²$EBF::FINL!:F;NK@¥NG=>BG>FP>EMP>BM>G$HF- petenzzentrum für die Klimaforschung aus.
Deutsches Klima-Konsortium (DKK)
Unter dem Leitmotiv Forschung für Gesellschaft, Wirt- schaft und Umwelt wird das DKK außeruniversitäre For- schungseinrichtungen und Universitäten zusammen-
?wAK>G=B>LB<AM;:KNG=BGAHA>K*N:EBMbMHKL<ANG@SN Klimawandel, Klimafolgen und Klimaschutz betreiben.
Der im Oktober 2007 neu gegründete Verbund will die wissenschaftliche Expertise verschiedener Forschungs- disziplinen bündeln, um als Plattform für integrative Forschungsprojekte zu fungieren. Ziel ist die Entwick- lung von handlungsorientierten Ergebnissen aus der Kli- maforschung für die Bereiche Gesellschaft, Wirtschaft und Umwelt. Das Deutsche Klima-Konsortium (DKK) wird wesentliche Teile der deutschen Klima- und Klima-
„Die Spannbreite der Ergebnisse von verschiedenen Klimamodellen beträgt innerhalb eines Emissionsszenarios bis zu 4 °C.“
folgenforschung repräsentieren. Es soll dazu beitragen,
=B>=BO>KL>NG=AH<AJN:EBÒSB>KM>=>NML<A>$EBF:NG=
Klimafolgenforschung zu moderieren. Der DWD und die BfG werden Partner auch in diesem Verbund sein.
2.2
verlässlich sind die Aussagen?
Was sind Klimaszenarien, wie
Unter einem Klimaszenario wird die mit einem Klima- modell für die Zukunft berechnete Veränderung des Kli- mas verstanden, wobei die künftige Entwicklung der für den Treibhauseffekt relevanten Emissionen, das so ge- nannte Emissionsszenario (Emission von Treibhausga- sen), jeweils vorgegeben wird.
Das so für eine künftige Zeitspanne berechnete Klima bezeichnet man als Klimaprojektion. Anders als bei
=>K0>MM>KOHKA>KL:@>P>K=>G=B>>@KB??>²)KH@GHL>¥
H=>K²/HKA>KL:@>¥GB<AMO>KP>G=>M=:=:LO>KP>G=>M>
Emissionsszenario hypothetisch angesetzt wurde und zudem das Verhalten des Klimasystems nicht hinrei- chend bekannt ist.
Zur Erfassung des möglichen Spektrums der künfti- gen Klimaänderung werden in internationaler Abstim- mung mehrere globale Klimaprojektionen unter Ver- wendung jeweils unterschiedlicher Emissionsszenarien wie auch unter Verwendung verschiedener globaler Klimamodelle durchgeführt.
Die Ergebnisse werden in regelmäßiger Fortschrei- bung vom Weltklimarat (Intergovernmental Panel on Climate Change£"):NL@>P>KM>M;>L<AKB>;>G NG=IN;EBSB>KM:L")A:M:DMN>EEL>BG>GOB>KM>G>- richt (AR4) zum Stand des Klimawandels veröffentlicht
")Ù××Þ
2.2.1 Globale Klimamodelle
Für die Klimaprojektion geeignete globale Modelle be- ruhen auf der Basis numerisch gelöster physikalischer und chemischer Zusammenhänge. Die atmosphärische Komponente der Klimamodelle ist eng mit den globalen
Wettervorhersagemodellen verwandt. Letztere werden F>BLMBGFH=BÒSB>KM>KHKF:EL KNG=E:@>>BG>L$EBF:- modells verwendet.
"F >@>GL:MSSN=>G0>MM>KOHKA>KL:@>FH=>EE>G werden Klimamodelle jedoch z. B. mit Ozean- und Vege- tationsmodellen verknüpft, um auch die nicht-meteo- rologischen Komponenten des Klimasystems mit zu be- rücksichtigen. Dennoch beruhen die Modelle auf vielen Vereinfachungen und Annahmen, so dass die Resultate mit einer Unsicherheit behaftet sind.
Wie groß die Unterschiede zwischen den Simulations- ergebnissen der einzelnen Klimamodelle sind, veran- schaulicht Abbildung 2.1. Je nachdem, welches Emissi- onsszenario den Modellen vorgegeben wird, können die Schwankungen zum Ende des 21. Jahrhunderts durchaus eine Spanne von 3°C bis 4°C erreichen. Das bedeutet, der Unsicherheitsbereich liegt in etwa der gleichen Größen- ordnung wie das Signal, das die Temperaturänderung beschreibt.
.G:;AbG@B@=:OHGDHFFM=:L")SN=>F,<AENLL dass die durch alle einbezogenen Modelle und unter Be- rücksichtigung aller wichtigen Emissionsszenarien er- zeugte Gesamtspanne von +1,1°C bis +6,4°C für die Än-
=>KNG@=>K@EH;:E@>FBMM>EM>G(;>KÓb<A>GM>FI>K:- tur im Zeitraum 1990 bis 2100 zumindest in den letzten Ø××××#:AK>GGH<AGB<AMOHK@>DHFF>GBLM")Ù××Þ Diese Bewertung bestätigt die Ergebnisse des bereits Ù××ØOHK@>E>@M>G=KBMM>G")>KB<AM")Ù××Ø
Emissionsszenarien
Als Grundlage für die Klimaszenarien werden heute zu- F>BLM=B>=NK<A=:L")OHK@>E>@M>GLH@>G:GGM>G SRES -Emissionsszenarien (Special Report on Emissions Scenarios) verwendet. Sie umfassen insgesamt vier Sze- narienfamilien, die eine Abschätzung der zukünftigen Entwicklung der Emissionen sowie der daraus resultie- renden Konzentrationen der Treibhausgase liefern.
Dabei wird im Wesentlichen zwischen der wirtschaft- EB<A>GNG==>FH@K:ÒL<A>GGMPB<DENG@LHPB>=>F Grad der Globalisierung differenziert. Effekte politischer Abkommen zur Begrenzung des Ausstoßes klimarelevan-
M>K,INK>G@:L>PB>S=:L$RŸMH)KHMHDHEEP>K=>GBG den Szenarienrechnungen nicht berücksichtigt.
Die A1-Familie (auf der Basis des Nutzungsanteils fos- LBE>KG>K@B>GNGM>KM>BEMBG=B>,S>G:KB>GØ"Ø-NG=
A1B) geht dabei von einem schnellen Wirtschaftswachs- tum sowie einer eher homogenen Welt mit wachsenden kulturellen und sozialen Kontakten zwischen den ein- zelnen Regionen der Erde aus. Das Pro-Kopf-Einkommen gleicht sich dabei immer weiter an und die technologi- L<A>GMPB<DENG@L<AK>BM>ML<AG>EENG=>?ÒSB>GMOHK:G Die Weltbevölkerung erreicht ihr Maximum zur Mitte des laufenden Jahrhunderts.
Die A2-Szenarien beschreiben eine sehr heterogene, wirtschaftlich orientierte Welt. Das Bevölkerungswachs-
tum setzt sich unvermindert fort und die Angleichung des Pro-Kopf-Einkommens schreitet nur in einzelnen Re- gionen und sehr langsam voran.
Die B1-Szenarien gehen ebenso wie die A1-Familie von einer schnellen Globalisierung aus, jedoch unter der An- nahme einer Wandlung der wirtschaftlichen Strukturen hin zu einer Dienstleistungs- und informationstechnolo- gisch orientierten Gesellschaft. Für die Entwicklung der Treibhausgaskonzentrationen ist dabei die verbreitete Einführung umweltverträglicher Technologien, welche
=B>+>LLHNK<>G>?ÒSB>GMGNMS>GOHG@KH>K>=>NMNG@
Die B2-Szenarien beschreiben zwar – in Analogie zur A2-Familie – ein sehr regional orientiertes Denken und Handeln, wobei jedoch das Umweltbewusste und Sozi-
BCCR–BCM2.0 CGCM3.1(T47) CGCM3.1(T63) CNRM–CM3
GFDL–CM2.0 GFDL–CM2.1
INM–CM3.0 IPSL–CM4
MRI–CGCM2.3.2
PCM UKMO–HadCM3 UKMO–HadGEM1 Ensemble avg BCC–CM1
0 1 2 3 4
2000 2010 2020 2030 2040 2050 2060 2070 2080 2090 A 2 (17)
0 1 2 3 4
2000 2010 2020 2030 2040 2050 2060 2070 2080 2090 B1 (21)
CSIRO–MK3.0
GISS–AOM GISS–EH GISS–ER FGOALS-g1.0
MIROC3.2 (hires) MIROC3.2 (medres) ECHO–G ECHAM/MPI–OM
CCSM3
Temperature Change (°C) Temperature Change (°C)
Year
Abb. 2.1: Änderung der global gemittelten Temperatur im Vergleich zur Klimanormalperiode 1980–1999 (IPCC 2007), Auswahl globaler Klimamodelle unter Verwendung der SRES -Szenarien A2 und B1
„Die räumliche Auflösung der globalen Modelle muss für belastbare regionale Aussagen zu den Folgen des Klimawandels verbessert werden.“
ale einen deutlich höheren Stellenwert hat als im Falle der A2-Szenarien. Sie wurden für den AR4 nicht mehr be- trachtet.
Globale Klimamodelle in Deutschland
BG>L=>KBG=B>CwG@LMO>Kr??>GMEB<AM>G")K@>;GBLL>
>BG@>ÓHLL>G>G&H=>EE>BLM=:L&H=>EE!&Û=>L
&:Q)E:G<D"GLMBMNM>L?wK&>M>HKHEH@B>&)"&LPBK=
im internationalen Vergleich zu anderen globalen Mo-
=>EE>G:ELOHG=NK<AL<AGBMMEB<A>K wM>>BG@>LMN?M"GSPB- schen stehen jedoch schon Klimaprojektionen auf der Basis des neuen Modells ECHAM5 zur Verfügung.
Das neue Modell ECHAM5 ist vom physikalischen Ge- halt her deutlich realitätsnäher als sein Vorgänger und steht im internationalen Vergleich an der Spitze der glo- balen Klimamodelle. Wichtige Verbesserungen sind z. B.
=B>>Kw<DLB<AMB@NG@PB<AMB@>K%:G=H;>KÓb<A>GIKH- S>LL>NG=>BG>:M>G;:GDw;>K=B>(;>KÓb<A>G>B@>G- schaften der Erde. Zusätzlich wurde die Berechnung von Wolkenbildungsprozessen überarbeitet.
Ein ganz wesentlicher Unterschied zum Vorgänger- modell ist die genauere Beschreibung des Ausgangszu- stands des Klimasystems bei der Modellinitialisierung.
Hierdurch weisen die ECHAM5-Simulationen im globa- E>GNK<AL<AGBMMD>BG>LB@GBÒD:GM>G->FI>K:MNK:;P>B- chungen zu den beobachteten Daten im Kontrollzeit- raum, den vergangenen 40 bis 50 Jahren, mehr auf. Mit ECHAM4 ergab sich bei der Simulation des Kontrollzeit- raums noch eine nennenswerte positive Abweichung,
=A=:L"LM$EBF:PNK=>OHF&H=>EE!&ÛSNP:KF dargestellt.
BGSNLbMSEB<A>K"G?HKF:MBHGL@>PBGG>K@B;MLB<A durch die höhere Auflösung des neuen ECHAM5-Mo-
=>EELwK=:L")A:M=:L&)"&=B>,S>G:KB>GK><A- nungen mit dem vormaligen ECHAM4 noch in einer ho- rizontalen Auflösung von ca. 2,8° (ca. 300 km) durchge- führt, mit dem ECHAM5 wurden jüngst Simulationen mit einem Gitterpunktabstand von rund 2° (ca. 220 km) durchgeführt. Auch die vertikale Auflösung wurde in ECHAM5 auf 31 anstelle von zuvor 20 Schichten erhöht.
2.2.2 Regionale Klimamodelle
Die räumliche Auflösung der globalen Modelle für die Anwendung in Wirkmodellen und damit zur Ermittlung der Folgen des Klimawandels reicht nicht aus. Daher werden Regionalisierungsverfahren eingesetzt. Durch diese werden die globalen Projektionen auf kleinere Ras- M>K>E>F>GM>OHG;BLSNØ×DFñØ×DF=A²G:<ANGM>G¥
NF@>K><AG>MLH@²HPGL<:EBG@¥BGBGS>ELMN=B>G sogar noch darunter. Hierzu sind zwei grundsätzlich ver- schiedene Verfahren verfügbar: deterministische bzw.
numerische regionale Klimamodelle auf physikalischer Basis und Downscaling-Modelle mit statistischer Grund- lage.
(1) Die deterministischen regionalen Klimamodelle simulieren die thermodynamischen Vorgänge in der At- mosphäre aufgrund der physikalischen Gesetze, ähnlich wie Wettervorhersagemodelle. Aufgrund der räumli- chen Begrenzung (Europa, Deutschland) ist sowohl eine Verringerung der Gitterweite als auch eine Verfeinerung der Modellphysik möglich.
Solche Modelle werden in die Ergebnisfelder der Glo- balmodelle genestet, d. h. sie erhalten die meteorologi- schen Antriebs- und Randbedingungen vom Globalmo- dell, können aber innerhalb ihres eigenen Modellgebie- M>L>BG>ArA>K:N?ErL>G=>-HIH@K:Ò> >EbG=>LMKNDMNK und -eigenschaften) sowie ihre aufwändigeren physika- lischen Simulationen, z. B. der Wolkenbildung benutzen.
Zur Gruppe dieser kurz als Regionalmodelle bezeichne- ten Klimamodelle gehören zwei in Deutschland betrie- bene Modelle, die beide auf vom DWD entwickelten nu- merischen Wettervorhersagemodellen basieren:
Das Regionalmodell REMO wird bereits seit vielen Jah- K>GBF&)"&BG!:F;NK@@>IÓ>@MNG=:G@>P:G=M.K- sprünglich baut es auf dem Europamodell (EM) des DWD :N?'>;>G=>GGHMP>G=B@>G&H=BÒD:MBHG>G?wK=>G BGL:MS:EL$EBF:FH=>EEPNK=>G=NK<A=:L&)"&:N<A die physikalischen Parametrisierungen weiterentwickelt oder ersetzt.
Das Klimamodell – „Climate Local Model – CLM“–
wurde durch das Consortium for Small Scale Modelling (COSMO) in Zusammenarbeit verschiedener Hochschu- linstitute, der GKSS und des DWD auf der Basis des ak- tuellen regionalen Wettervorhersagemodells LM des DWD entwickelt. Die neuen Bezeichnungen der LM - Wettervorhersagemodelle lauten COSMO -DE und COSMO -EU. Als bisher in Deutschland einziges Klima- FH=>EEO>K?w@M=:L%&BGL;>LHG=>K>w;>K>BG>²GB<AM hydrostatische“ Komponente, welche theoretisch An- wendungen mit sehr kleinen Gitterweiten (z. B. 100 m) erlaubt. Das CLM wird von diesem Konsortium unter Ko- ordination der Brandenburgischen Technischen Uni- O>KLBMbM-.HMM;NL@>IÓ>@M:=NK<ABLM>BG?:<AEB- cher Austausch zwischen der Anwendergemeinschaft des CLM und dem DWD gegeben. Veränderungen am Modell werden beidseitig weitergegeben und imple- mentiert. Seitens des BMBF und der Servicegruppe An- passung (SGA) wurde das CLM und die darauf beruhen- den Klimaprojektionen als Referenz für die Projekte im
&rK=>KL<AP>KINGDM²DEBF:SP>B¥>KDEbKM
Die Erzeugung von Klimaprojektionen mit den deter- ministischen Regionalmodellen ist äußerst rechen- und zeitaufwändig. Von den aktuellen Modellversionen kön- nen zum heutigen Stand Klimaprojektionen mit folgen- den Eigenschaften gerechnet werden:
CLM: Auflösung ca. 20 km für Europa, Daten bis 2100 REMO: Auflösung ca. 50 km für ganz Europa, Daten bis 2100
REMO: Auflösung ca. 10 km für Deutschland, Daten bis 2100
(2) Zu den statistischen Downscaling-Verfahren gehö- K>G=B>&H=>EE>²,-+¥=>L)"$LHPB>=:LWETTREG-Ver- fahren von CEC. Beide Modelle basieren auf einer Neuzu- sammensetzung typisierter Witterungsabschnitte des
"LM$EBF:LB>-RIBLB>KNG@;>KNAM=:;>B:N?NGM>KL<AB>=- licher Grundlage, bei STAR ausschließlich auf der Basis beobachteter regionaler Temperaturverteilungen, bei WET TREG auf der Basis einer Zuordnung der großräu- migen Wetterlage zur bodennahen Witterung.
Zur Erzeugung regionaler Klimaprojektionen werden
=B>!bNÒ@D>BM>G=>KMRIBLB>KM>G0BMM>KNG@L:;L<AGBMM>
aus den globalen Klimaprojektionen abgeleitet und mit- tels statistischer Beziehungen in regionale Felder umge- setzt. Wegen der Kalibrierung durch Beobachtungsda- ten werden regionale statistische Modelle nur über den
%:G=Ób<A>G>BG@>L>MSM
Bei der Gewinnung belastbarer Aussagen für den ma- rinen Bereich besteht eine spezielle Problematik. Von be- sonderer Bedeutung ist in diesem Zusammenhang die Auswirkung von Änderungen des Windklimas. Hierzu sind jedoch Untersuchungen zur Änderung der atmo- sphärischen Zirkulation im gesamten nordostatlan- tisch-europäischen Raum notwendig. Die Modellgebiete der vorhandenen bekannten Regionalmodelle reichen dafür zumeist nicht aus oder haben nur relativ grobe Auflösung, so dass eine deutliche Erweiterung nötig ist.
Dabei sind regional unterschiedliche Maschenweiten möglich.
2.3 Grundlagen zur Bestimmung des Klimawandels
2.3.1 Bewertung der Daten
"F-A>F>GDHFIE>Q$EBF:P:G=>ENG=0:LL>KLBG=G:- hezu alle meteorologischen Größen von wesentlicher Be- deutung und die meisten Problemstellungen müssen im komplexen Zusammenhang betrachtet werden: Nie- derschlag, Schneedecke, Verdunstung, Strahlung, Luft- temperatur und Luftfeuchte wirken auf die Wasserbi- E:GSw;>K=>G%:G=Ób<A>G>BGB>%N?M=KN<DO>KM>BENG- gen mit den daraus resultierenden Windverhältnissen sind wichtige Bedingungen für die Wetterlagenklassi- ÒD:MBHGLHPB>?wK=B>,>>@:G@L=RG:FBDNG= >S>BM>G- höhe an den Küsten.
Für Aussagen zur Eisbedeckung sind Angaben der Wassertemperatur notwendig. Ein weiterer wichtiger Parameter im Wasserkreislauf ist die Bodenfeuchte, die aus Niederschlag, Vegetation, Bodeneigenschaften, Lufttemperatur, Luftfeuchte, Strahlung und Wind abge- leitet wird und die tatsächliche Verdunstung bestimmt.
Daher ist ein umfangreiches und gut geprüftes meteo- rologisches Datenarchiv die Grundlage qualitativ hoch- wertiger klimatologischer Analysen.
Nationales Klimadatenzentrum – NKDZ
"GL>BG>F':MBHG:E>G$EBF:=:M>GS>GMKNF'$3:K- chiviert der DWD aktuelle wie auch historische, teils bis ins 18. Jahrhundert zurückreichende Zeitreihen aus Deutschland von bis zu 4.500 Beobachtungsstationen (siehe Abbildung 2.2 für den Niederschlag).
1870 1880 1890 1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 0
1.000 2.000 3.000 4.000 5.000
¼ ¾
Jahr
Anzahl der Niederschlagsstationen
Potenzial zum Digitalisieren
Monatswerte RR Tageswerte RR
Tageswerte SH Minutenwerte RR
Abb. 2.2: Entwicklung (1870–2006) der Zahl der Niederschlagsstationen (RR und Schneehöhen SH) in der Nationalen Klimada- tenbank des DWD. Von den gesamten Unterlagen an täglichen Daten sind bereits ¾ in digitaler Form verfügbar. Für ¼ der Daten liegen GNKFHG:MEB<A>0>KM>OHK-:@>LP>KM>FwLL>GG:<AMKb@EB<A=B@BM:EBLB>KMP>K=>G K:ÒD0
„Die vorhandenen Klimadatenreihen müssen für die Modellierung DwG?MB@>K;ÓwLL>OHEELMbG=B@O>K?w@;:K@>F:<AMP>K=>G¥
"F0EB>@>G=>KS>BM?HE@>G=>:G,M:MBHG>G:FK=- boden gemessene meteorologische Parameter in tägli- cher bzw. monatlicher Auflösung für das Gebiet Deutsch- lands vor: Niederschlag, Lufttemperatur, Luftdruck, Luft- feuchte, Sonnenscheindauer und Windgeschwindig- keit. Außerdem erfasst der DWD Daten aus der freien At- mosphäre, Temperaturen im Erdboden, Strahlungsdaten sowie phänologische Daten und Daten zu Wetterlagen- DE:LLBÒD:MBHG,B>:EE>P>K=>GBG>BG>KFH=>KG>G$EBF:- datenbank verwaltet.
Mit der Automatisierung der Beobachtungsnetze zu Beginn der 1990er-Jahre sank zwar die Zahl der Statio- G>G=B>S>BMEB<A>"G?HKF:MBHGL=B<AM>ABG@>@>GLMB>@
Heute stehen Niederschlagsdaten teilweise in Minuten- auflösung zur Verfügung, womit selbst extreme Nieder- schlagsintensitäten analysierbar sind.
Aus den beobachteten Stationsdaten wurden nach in- M>GLBO>K*N:EBMbMLDHGMKHEE>+:LM>K=:M>GÓb<A>G=><D>G=
für das Gebiet Deutschlands abgeleitet. Diese Rasterda- ten können neben den originalen Zeitreihen als Refe- renzdatensätze genutzt werden. Aus den Rasterdaten können beliebige Gebietsmittel abgeleitet werden.
"F0LM>A>GSNK/:EB=B>KNG@K>@BHG:E>K$EBF:- modelle derzeit folgende Referenzdatensätze für das Ge- biet von Deutschland zur Verfügung:
Klimatologische, über mehrere Dekaden gemittelte Werte Mittelwerte von Lufttemperatur, Niederschlag und Sonnenscheindauer der Zeiträume 1961–1990 und 1971–2000 im 1 km × 1 km Raster
Mittlere Windgeschwindigkeiten im Zeitraum 1961–1990 im 1 km × 1 km Raster
Mittlere Windgeschwindigkeiten für den Zeitraum 1981–2000 im 200 m × 200 m Raster
Monatswerte
Niederschlag ab 1901 im 1 km × 1 km Raster Lufttemperatur, mittlere maximale und minimale Lufttemperaturen ab 1901 im 1 km × 1 km Raster
Sonnenscheindauer ab 1951 im 1 km × 1 km Raster Globalstrahlung, Grasreferenzverdunstung und klimatische Wasserbilanz ab 2000 im 1 km × 1 km Raster
Tageswerte
Niederschlag (nur alte Bundesländer) ab 1931 im 30 × 60 Sekunden Raster
Niederschlag (Deutschland) ab 1951 im 30 × 60-Sekun- den Raster
Neben den Rasterkarten für das Gebiet Deutschlands kann der DWD auch globale Produkte bereitstellen:
Durch das vom DWD betriebene Weltzentrum für Niederschlagsklimatologie (WZN) können Zeitreihen FHG:MEB<A>K'B>=>KL<AEb@>w;>K=>G@EH;:E>G%:G=Ób-
<A>GBF+:LM>K×Ü K:=@>H@K:ÒL<A>K%bG@>K>BM>N?- ErLNG@<:Ü×DFSNK/>KBÒSB>KNG@=>K@EH;:E>G)KHC>DMB- onen zur Verfügung gestellt werden.
Die Niederlassung Hamburg des DWD führt darüber hinaus umfangreiche globale Archive spezieller maritim meteorologischer Daten.
Zeitliche Ergänzung der Klimadatenreihen für Deutschland
Wie Abbildung 2.2 zeigt, geht die Verfügbarkeit digitali- sierter Zeitreihen mit Tagesdaten aus Deutschland von ca. 1970 ab rückwirkend deutlich zurück. Aufgrund der
@>KBG@>K>GKbNFEB<A>GB<AM>GBFFM=:FBM=B>*N:EB MbM=>K'B>=>KL<AE:@L:G:ERL>G:;B>S>BMEB<A>"GAHFH genität beeinträchtigt auch die Aussagen über bisherige Niederschlagstrends. Wegen der hohen Variabilität des Niederschlags werden für belastbare Trendanalysen län- gere Datenreihen benötigt als z. B. für die Lufttempera- tur.
Zusätzliche tägliche Daten (siehe blau unterlegter Be- reich in Abbildung 2.2) liegen derzeit nur in Papierform H=>K:N?&BDKHÒEFOHKNG=DrGGM>G>KLM=NK<AB@BM:EB- sierung verfügbar gemacht werden. Damit verbunden PbK>:N<A>BG>@KwG=EB<A>*N:EBMbMLLB<A>KNG@LHPHAE
der neu digitalisierten Daten als auch der bereits verfüg- baren Daten. Diese Aktivität würde speziell für die Zeit OHKØàÞ×SNLB@GBÒD:GM>GKP>BM>KNG@>GNG=/>K;>LL>- rungen der klimatologischen Datenbasis des DWD füh- K>GNG==B>*N:EBMbM=>K=:K:NL:;@>E>BM>M>G+>?>K>GS- datensätze deutlich erhöhen.
Havel
Elb e
Ode r
Spree We
ser
Oder
Saale
We rr Rh
ein Fulda
a Saale
Main Mosel Elbe
Mo sel
Altmühl Rh
ein
Rh Don
au
ein
Inn Rhein
Räumliche Ergänzung der Klimadatenreihen für die Flusseinzugsgebiete
Die Anforderungen der Projekte aus dem Wasserbereich
@>A>GBGBAK>G?:<AEB<A>G,I>SBÒD:MBHG>G=>NMEB<Aw;>K die im DWD verfügbaren grundlegenden Daten und )KH=NDM>ABG:NL"F+:AF>G=>L;>K>BMLE:N?>G=>G?
)KHC>DM>L$%"0,²$EBF:P:G=>E£NLPBKDNG@>G:N?
die Wasserstraßen und Handlungsoptionen für Wirt-
Abb. 2.3: Deutschland und das hydrologische Einzugsgebiet der nach Deutschland entwässernden Flüsse Rhein, Inn, Elbe und Oder K:ÒD0
schaft und Binnenschifffahrt“) sollen die Referenzdaten- sätze des DWD erweitert werden. Bis Mitte 2008 werden folgende Rasterdaten für den Zeitraum 1951–2006 für das komplette Einzugsgebiet des Rheins benötigt und bereitgestellt:
Tageswerte des Niederschlags
Monatswerte von Lufttemperatur, relative Luft- feuchte, Windstärke, Globalstrahlung und Sonnen- scheindauer
Um diese Anforderung zu erfüllen, ist es notwendig, Beobachtungsdaten der benachbarten Anrainerstaaten Frankreich und Schweiz zu akquirieren und in den Ana- lyseprozess einzubeziehen. Gleichfalls ergibt sich diese Notwendigkeit für die Deutschland betreffenden auslän- dischen Teileinzugsgebiete von Donau, Elbe und Oder
(siehe Abbildung 2.3). Entsprechende Klimadaten müs- sen von den Staaten Österreich, Tschechien und Polen er- worben und in den gesamten Datenverarbeitungspro- zess (Datenbank, Analyse, Visualisierung) integriert wer- den. Abbildung 2.3 zeigt die Einzugsgebiete der Flüsse, die nach Deutschland entwässern.
Globales Zentrum für Schiffswettermeldungen – GZS Über das Archiv des Globalen Zentrums für Schiffswet- termeldungen (GZS) des DWD besteht Zugriff auf sämt- liche weltweit verfügbare meteorologische Daten sowie auf vor Ort erhobene Seedaten (Schiffswettermeldungen, Daten von Bojen und Plattformen sowie aerologische Daten). Die Datenreihen gehen zurück bis in die 1. Hälfte des 19. Jahrhunderts (siehe Abbildung 2.4), wobei für den Zeitraum zwischen 1820 und dem 2. Weltkrieg noch um- fangreiches Erweiterungspotenzial besteht, das inner-
1875 1900 1925 1950 1975 2000
Beobachtungsjahr 0
500 1.000 1.500 2.000 2.500 3.000 3.500
1850
Anzahl der Meldungen pro Jahr in Tausend
Abb. 2.4: Entwicklung (1850–2006) der Zahl der im Globalen Zentrum für Schiffswettermeldungen (GZS) vorhandenen Schiffs- wettermeldungen&:KBMBFF>M>HKHEH@BL<A>L:M>G:K<ABO,M:G=ÚØØÙÙ××Ý K:ÒD0
A:E;=>L)KHC>DM>L!",-(+:N?;>K>BM>MNG=BGM>@KB>KM werden soll. Die Datenbelegung im Bereich der europäi- schen Randmeere und des Nordatlantiks ist im Vergleich zu der für alle anderen Weltmeere am besten.
3NL:FF>GFBM=>GHS>:GH@K:ÒL<A>G:M>G:K<ABO>G des BSH besteht eine umfassende Datenbasis zur Ablei- tung der für das Projekt benötigten atmosphärisch-oze- :GH@K:ÒL<A>G+>?>K>GS=:M>GLbMS>?wK=B>,>>@>;B>M>BF Bereich der deutschen Küstengebiete, der Nord- und Ost- see sowie des Nordatlantiks.
Das GZS gehört zu den international führenden Zen- tren im Bereich der Entwicklung und Anwendung von maritim meteorologischen Prüfverfahren, so dass zur Ableitung der notwendigen Referenzdatensätze auf Be- H;:<AMNG@LP>KM>Ar<ALM>K*N:EBMbMSNKw<D@>@KB??>G werden kann.
2.3.2 Beiträge anderer Projekte
Zum Thema Klimamodellierung und Klimafolgenfor- schung liegen umfangreiche Ergebnisse zahlreicher lau- fender und abgeschlossener Projekte vor, die für die Kli- mafolgenabschätzung für Schifffahrt und Wasserstra- ßen genutzt werden können. So sollten die Erfahrungen und Produkte der EU -Projekte ENSEMBLE S und PRU - DENCE (Prediction of Regional scenarios and Uncerain- MB>L?HK>ÒGBG@NKHI:GEBF:M><A:G@>KBLDL:G=?- fects) integriert werden.
Für die Küsten und Ästuare sowie die seeschifffahrts- bezogenen Fragestellungen werden insbesondere die Er-
@>;GBLL>OHG!")(,!BG=<:LMH?RG:FB<)KH<>LL>L H?MA>(<>:G:G=H:LM:EK>:LBGNKHI>$+"&$EBF:- wandel und präventives Risiko- und Küstenschutzma- nagement an der deutschen Nordseeküste, Schuchardt und Schirmer 2007) und MERSE A (Gewinnung speziel- ler Referenzdaten für den Wirkungsbereich Schifffahrt und Wasserstraßen) nützlich sein. Auch von BALTE X (The Baltic Sea Experiment) und aus Projekten der Anrai- nerstaaten von Nord- und Ostsee sind wichtige Anregun- gen zu erwarten.
Die Liste der relevanten Untersuchungen ist lang und die Sichtung, aber vor allem die Beurteilung der vorhan-
denen Forschungsergebnisse ist nicht ohne größeren Aufwand möglich. Dies und die Ermittlung und Bereit- LM>EENG@OHGF>M>HKHEH@BL<A>GHS>:GH@K:ÒL<A>GNG=
ökosystembezogenen Referenzdatensätzen für die Nord- und Ostsee sowie den Nordostatlantik wäre künftig eine wichtige Aufgabe und Beitrag für das Forschungspro- gramm für die Belange der Seeschifffahrt und Küsten BF+:AF>G=>K&/,"GBMB:MBO>LB>A>$:IBM>EÜwK
=>GBGG>G;>K>B<AD:GG;>LHG=>KL=:L)KHC>DM$%"0 (Klimaveränderung und Konsequenzen für die Wasser- wirtschaft) einen wertvollen Beitrag liefern.
Klimatrendanalysen des Projektes KLIWA
Der DWD arbeitet seit 1999 zusammen mit den Bundes- ländern Bayern und Baden-Württemberg im Projekt
$%"0$EBF:O>KbG=>KNG@NG=$HGL>JN>GS>G?wK=B>
Wasserwirtschaft). Die Entwicklung neuartiger regio- naler Klimaszenarien erlaubte erstmals fundierte Aussa- gen über regionale Klimafolgen für Süddeutschland. Zu- Gb<ALMPNK=>GBG$%"0F>M>HKHEH@BL<A>NG=AR=KHEH- gische Beobachtungsdaten von über 350 Messstationen im Analysegebiet für den Zeitraum 1931–2000 analysiert und Trends ermittelt.
Dabei ist das Langzeitverhalten der Hochwasserab- ÓwLL>=>KFBMME>K>G;ÓwLL>=>K >;B>MLNG=,M:KDGB>- derschläge, der Lufttemperatur, der Verdunstung und der Schneedeckendauer für die Zeitreihen im 20. Jahr- hundert analysiert worden.
Die Analysen für Süddeutschland zeigten insbeson- dere für den Niederschlag bemerkenswerte Änderun- gen:
LB@GBÒD:GM>K+w<D@:G@=>K >;B>MLGB>=>KL<AEb@>BF Sommerhalbjahr
w;>KPB>@>G=LB@GBÒD:GM>3NG:AF>=>K >;B>MLGB>- derschläge im Winterhalbjahr
regional deutliche Zunahme der Starkniederschläge im Winterhalbjahr
Zunahme der niederschlagsreichen Westwetterlagen über Süddeutschland im Winterhalbjahr
15 m
QMK>FP>MM>KE:@>G,<Ab=>G:G=>K&>LLIE:MM?HKF"'(OHK Borkum an der Deutschen Küste durch mehr als 15 m hohe Wel- len (1. November 2006, Orkan Britta) (Fotos: BSH)
B>;BLE:G@BG$%"0NG=:G=>K>GK>@BHG:E>G@>- wonnenen Erkenntnisse beinhalten immer noch erheb- liche Unsicherheiten, da sie oftmals unzureichend vali- diert sind. Aus diesen Studien abgeleitete Aussagen zur Auswirkung des Klimawandels auf den hydrologischen Kreislauf in Deutschland sind bis dato nur wenig geeig- net, um daraus konkrete politische Maßnahmen oder
@:K"GO>LMBMBHGLF:G:AF>G:ELGI:LLNG@LHIMBHG>G einzuleiten.
Mit den Fortschritten der Klimaforschung und der Verbesserung der Modellierungsinstrumente und der Referenzdatensätze werden sich jedoch die bisherigen KD>GGMGBLL>SP:G@LEbNÒ@?HKM>GMPB<D>EG
:LF>MAH=BL<A>"GLMKNF>GM:KBNFOHG$%"0 könnte ein Muster sein für eine Studie zu den Auswir- kungen des Klimawandels auf Schifffahrt und Wasser- straßen bzw. auf die Wasserwirtschaft, die die gesamte Fläche Deutschlands und die ausländischen Teile der Einzugsgebiete der Flüsse Elbe, Oder und Rhein abdeckt.
Hierfür hat in Deutschland nur der DWD die dafür nö- tige Beobachtungsdatenbasis, die nötige Analysemetho- dik und die zur Bewertung der Ergebnisse nötige Fach- kompetenz.
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3 Mögliche Folgen des Klimawandels für Schifffahrt und Wasserstraßen
3.1 Rahmenbedingungen
Flüsse und ihre Einzugsgebiete bzw. die Küstenregion unterliegen vielen, teilweise konkurrierenden Nutzun gen, wie im Kapitel 1 beschrieben. Die Nutzungsfunktion als Bundeswasserstraße für die Schifffahrt ist nur eine davon. Zur Erfüllung dieser Funktion sind verlässliche Bedingungen Voraussetzung, die einen sicheren, leich ten und gleichzeitig wirtschaftlichen Betrieb gewähr leisten. Erforderlich sind möglichst lagestabile Fahrrin nen von ausreichender Tiefe und Breite sowie moderate und berechenbare Fließgeschwindigkeiten. Um diese
Randbedingungen, die einer natürlichen Variabilität unterliegen, bestmöglich zu gewährleisten ist ein umfas- sendes Management der Wasserstraße notwendig. Dazu gehören
>MKB>;+>@>ENG@=>L/>KD>AKL>K>BMLM>EENG@OHG"G formationssystemen, Auszeichnung mit Schifffahrtszei chen, Vorhalten von Anlegestellen bzw. Häfen),
Unterhalt (Aufrechterhalten des planfestgestellten Zustandes der Wasserbauwerke und -materialien sowie der Fahrrinne) und
Ausbau der Bundeswasserstraßen (planfestzustellende Veränderungen zur Kapazitätsanpassung oder zur Erhö hung der Fahrsicherheit und des Erosionsschutzes).
Zustandsvariablen
u. f peratur, Schwebstoff ,
Ð ?
Prozesse
u. a. Strömungen, Erosion, Remobilisierung e
u ynamik etc.
Ð ?
Atmosphäre u. a. Niederschlag, Wind, Luf peratur,
Strahlung
Meer u. a. Seegang, Salz- gehalt, Tide, Meeres-
strömungen, Eis
Einzugsgebiet
W e
( ,
)
Randbedingungen
Klimawandel
Betrieb Ð €
?
halt Ð €
?
Ausbau Ð €
?
Bundeswasserstraße
u. a. Fluss, Küstenzone, Ästuar, Kanal, Hafen, Schiff, , , Geschiebe,
Schwebstoff per, Uf .
Manag -
funktion WSV g licher Rahmen WHG, WRRL, FFH, UVP, etc.
a. Wasserstand, Ab luss, Wassertem konzentration Geschiebetrieb, Baggergut, Salzgehalt, spezifische Populationszahlen etc.
von Sedimenten, chemisch nd biologische Reaktionen, Populationsd
ttem
asser- und Stoffeinträg Schwebstoffe, Sediment
Dünger, Pestizide etc.
Unter
Kompartimente
Fahrrinne Sediment
, Wasserbauwerke, Bauwerke am Fluss, Wasserkör er, Vorland etc ement
esetz
Abb. 3.1: Bundeswasserstraßen: Kompartimente, Zustandsgrößen, Prozesse und Randbedingungen aus den angrenzenden ,RLM>F>G MFHLIAbK> &>>K %:G=Ób<A>G Orange hervorgehoben sind die gegenwärtig unbekannten Änderungsbeträge für die 3NLM:G=LO:KB:;E>G=>L,RLM>FLNG=?wKFr@EB<A>&:G:@>F>GMDHLM>GNGM>K=>FBGÓNLLOHGIKHCBSB>KM>G$EBF:P:G=>ELS>G:KB>G
K:ÒDBfG)
Zur Beantwortung der Frage, welche Auswirkungen die Veränderungen aufgrund der in Kapitel 1 erläuterten ,I:GG;K>BM>OHGIKHCBSB>KM>G$EBF:LS>G:KB>G:N?=>GÒ- nanziellen Aufwand für Betrieb, Unterhalt und Ausbau haben könnten, ist es zunächst hilfreich, sich das System Bundeswasserstraße in seinen Bestandteilen vor Augen zu führen.
Die Abbildung 3.1 zeigt schematisch die klimatische
;AbG@B@D>BMBF,RLM>F²NG=>LP:LL>KLMK:>¥=>L- sen momentaner Zustand an jedem Ort durch Variable beschrieben werden kann (wie z. B. Wasserstand, Ab- ÓNLL->FI>K:MNK,<AP>;LMH??DHGS>GMK:MBHG >L<AB>-
;>MKB>;,:ES@>A:EMLI>SBÒL<A>)HINE:MBHGLS:AE>G>M<
Diese wiederum sind untereinander auf komplexe Weise in Raum und Zeit dynamisch verknüpft, d. h. sie ändern sich ständig (z. B. Strömungen, Erosion, Remobilisation von Sedimenten, chemische und biologische Reaktionen, Populationsdynamik etc.).
Dieses gesamte System wird durch äußere Faktoren
;>>BGÓNLLMS:NL=>KMFHLIAbK>w;>KF>M>HKHEH@B- sche Größen wie Niederschlag, Lufttemperatur, Wind NG=,MK:AENG@OHG=>G%:G=Ób<A>Gw;>K0:LL>KNG=
Stoffeinträge sowie vom Meer her, u. a. durch Tide, See- gang, Meeresströmungen, Sedimentbewegungen, Was- sertemperatur, Salzgehalt und Eis. Wie bereits erwähnt und in Abbildung 3.1 links angedeutet, ist die Wasser- und Schifffahrtsverwaltung (WSV) für das Management der Bundeswasserstraßen verantwortlich.
Ändern sich nun die Randbedingungen durch Klima- wandel, verändert sich die Prozessdynamik im System Bundeswasserstraße, was sich letztlich in veränderten raum-zeitlichen Mustern der Zustandsvariablen nieder- L<AE:@>GPwK=>>GD;:KLBG=;>BLIB>ELP>BL>;ÓNLLK>- gimeänderungen, in deren Folge möglicherweise verän- derte Sedimentationsmuster und damit schließlich ver- ändertes Baggergutaufkommen sowie veränderte stoff- liche Belastung desselben aufträten. Unmittelbar ein- LB<AMB@BLM=>K=:FBMO>K;NG=>G>IHM>GSB>EE>BGÓNLL:N?
=>GN?P:G=DEBF:;>=BG@M>K&>AK:N?P:G=²āĉ¥BG Abbildung 3.1) zur Erfüllung der o. g. Managementfunk- tion der WSV an den Bundeswasserstraßen, d. h. den zu- verlässigen Erhalt dieser Nutzungsfunktion. Ebenfalls deutlich wird, dass auch Ziele für andere Nutzungsfunk- tionen im Rahmen der gesetzlichen Regelungen gegebe- nenfalls neu austariert werden müssten.
"G=>G?HE@>G=>G$:IBM>EGÚÙNG=ÚÚPBK=£@>MK>GGM
?wK=>G>K>B<A&>>K>$wLM>GNG==>GBGG>G;>K>B<A£
der derzeitige Stand des Wissens dargestellt bzw. die po- tenziellen Auswirkungen der Klimaprojektionen auf die im Vorstehenden skizzierten Bestandteile des Sys- tems Bundeswasserstraße eingeschätzt. Zuerst werden Fr@EB<A>XG=>KNG@>G>BGB@>KHS>:GH@K:ÒL<A>G$>GG- werte und im Wasser- und Feststoffhaushalt beschrie- ben, bevor anschließend die damit verbundenen weite- ren Auswirkungen auf Gewässergüte und Gewässeröko- logie erörtert werden.
3.2 Seeschifffahrt und Seeschiff- fahrtsstraßen
ÚÙØ (S>:GH@K:ÒL<A>NG=F>M>HKH logische Randbedingungen
Die Anforderungen an Seeschiffe und Navigation ebenso wie Ausbau, Unterhalt und Betrieb der Seeschifffahrts- LMK:>GAbG@>GOHG=>GHS>:GH@K:ÒL<A>GAR=KHEH@B- schen und meteorologischen Randbedingungen in der offenen See und in der Küstenzone ab. Klimaverände- rungen würden sich daher zunächst in der zeitlichen Veränderung von physikalischen Parametern, wie z. B.
der Luft- und Wassertemperatur, der winterlichen Eisbe- deckung, des Wasserstands, von Windstärke, Windrich- tung und Seegang, sowie Niederschlag zeigen. Damit G>AF>GLB>NGFBMM>E;:K>GBGÓNLL:N?=B>,>>L<AB???:AKM Die wichtigsten Faktoren werden zusammen mit ihrer potenziellen Betroffenheit durch einen möglichen Kli- mawandel nachfolgend genannt:
Globale atmosphärische und ozeanische Temperatur Die Untersuchungen der Auswirkungen des Klimawan- dels auf die Seeschifffahrt in der Nord- und Ostsee erfor- dern eine großräumige Betrachtungsweise. Die Häfen dieser Meere sind über die Seewege weltweit vernetzt, so dass die Seeschifffahrt global den Auswirkungen des Kli- mawandels ausgesetzt wird. Dies betrifft u. a. die Verla- gerung globaler atmosphärischer und ozeanischer Zir- kulationssysteme, die Zunahme von extremen Wind- und Seegangsereignissen und die Veränderung der Eis- bedingungen.
Letztere können einerseits ein Gefahrenpotenzial bil- den, beispielsweise durch vermehrtes Vorkommen von Eisbergen im Nordatlantik durch das Abgleiten arkti- scher Eismassen (Grönland) ins Meer, bieten andererseits aber auch neue Möglichkeiten, wie z. B. die Etablierung von Schifffahrtsrouten im Fall einer ganzjährig oder sai- sonal eisfreien Nordost- und Nordwestpassage. Dies be- deutet nicht nur eine neue Koordination der internati- onalen Seewege und Warenströme einschließlich der
=:FBMO>K;NG=>G>G"G?K:LMKNDMNK>GLHG=>KG@>@>;>-
nenfalls auch technische Anpassungen der Seeschiffe bezüglich ihrer Eisklasse oder der Kühlung von Ladung und Maschine.
Das Abschmelzen der polaren Eismassen würde auch mit einer Abnahme des Salzgehalts der Meere einherge- hen. Dies könnte starke Auswirkungen sowohl auf den globalen Wärmetransport als auch auf die Ökosysteme haben.
Meeresspiegelanstieg
Die globale Erwärmung wird eine thermische Expan- sion des Meerwassers sowie ein teilweises Abschmel- S>G=>L"GE:G=>BL>LNG==:FBM>BG>&>>K>LLIB>@>E>K- ArANG@G:<ALB<ASB>A>GB>"),S>G:KB>GK>LNEMB>- ren zurzeit in einem Anstieg von weniger als 1 m bis zum Ende des 21. Jahrhunderts. Das Abschmelzen des gesam- ten grönländischen Eises würde zu einem globalen Mee- resspiegelanstieg von ca. 7 m führen. Dies würde aller- dings mindestens viele Jahrhunderte in Anspruch neh- men. Das bislang noch schwer abzuschätzende Verhal- ten der großen Eisschilde birgt Unsicherheiten bezüg- lich der Einschätzung der Rate und der Höhe des Meeres- spiegelanstiegs.
Wasseraustausch zwischen Nord- und Ostsee Durch die Veränderung der atmosphärischen Zirku- lation und damit der meteorologischen Bedingungen (Wind, Temperatur, Niederschläge) über Nordwesteu- ropa würde auch die Zirkulation in Nord- und Ostsee, der Wasseraustausch mit dem Nordostatlantik und der Ein- LMKHFOHG'HK=L>>P:LL>KBG=B>(LML>>;>>BGÓNLLM
Tideströmungen
"G?HE@>DEBF:;>=BG@MO>KbG=>KM>K-B=>P:LL>KLMbG=>NG=
Fortschrittsgeschwindigkeit der Tidewelle würden sich an der Küste und in den Ästuaren die Tideströmungen verändern.
Normalwerte von Tidehoch- und Tideniedrigwasser, Tidehub
Ein klimabedingter Anstieg des mittleren Meeresspie- gels im Nordatlantik würde sich in einem Anstieg des
